云间谍眼:精益求精的航空相机

来源:空军之翼作者:Crazy Ivan责任编辑:姚远
2016-04-26 10:52

“照”进数字化

在各种遥感技术当中,航空摄影尽管受天气影响大、容易被干扰,但仍具有使用灵活、图像分辨率高、直观易辨、成本较低的优点,因此一直都是重要而有效的空中侦察和勘测手段。对传统航空相机的改进主要有:提高光学系统的物理成像质量和胶片的感光性能、结合微电子技术实现自动控制、以陀螺稳定悬挂装置加强减震效果、采用模块化设计并减小各部件的重量和尺寸来适合直升机和无人机使用等。然而,这类相机的一个固有缺点是所拍摄的胶片必须送回地面进行后续处理,扫描成数字影像还需要更多时间,越来越不能满足现代高技术战争对战场侦察和作战评估的时效性要求,也不便于利用测绘数据建立地理信息系统,而光电一体化的数码摄影技术就为解决这样的问题开辟了新路。

与胶片相机的感光成像不同,数码相机采用具有自扫描功能的电荷耦合器件即CCD作为图像传感器,让目标影像通过光学镜头聚焦于CCD阵列上进行光电转换,将模拟信号解析成数字信息,经处理后完成图像的存储或传输。这一过程不仅避免了传统方式中化学和机械因素对拍摄效果的不良影响,还可实现图像的快速显现和实时传输。CCD相机可接收的光谱带更宽、灵敏度更高,能够穿透薄雾和揭示伪装,而且存储容量大,便于信息共享,因此已经成为航空摄影技术中的发展重点。

第三代CCD航空相机CA-260已经装备在F-16战斗机的模块化侦察吊舱内使用。

CCD航空相机按成像方式分为线阵和面阵两类。美国Itek公司在1970年代研制出第一代CCD相机,以多片CCD拼成线性阵列,随载机飞行方向向前推进,一行一行地扫描出地面目标的图像,扫描效果受飞行状态影响较大。第二代CCD相机引入了时间延时积分技术改善图像质量,但仍沿用推扫方式,不能象胶片相机那样获得分幅图片,而且线阵加大后会出现画面畸变。到1990年代,随着制造技术的成熟,高像素的CCD面阵传感器开始投入应用。美国侦察光学公司将含有前移补偿技术的芯片结合到CCD面阵中,推出了第三代分幅式相机CA-260,可从空间一点对整个目标进行快速拍摄,几何精度高,并具有立体成像能力,还能有效消除飞行机动造成的位移模糊。适于远距离倾斜拍摄的CA-261、具备可见光和红外双波段拍摄能力的CA-295等更先进的CCD相机也陆续面世。在发展趋势上,CCD相机一方面向多光谱甚至全光谱化扩展,提高反伪装和反隐身能力,另一方面追求高灵敏度、多功能和微型化,以适应信息化作战的需要。

在民用测绘领域,线阵推扫式CCD相机仍有用武之地。如莱卡公司的ADS40三线阵航空相机,在成像面装有前视、下视、后视三个CCD线阵,构成三条航带进行拍摄,能同时获取立体影像和彩色多光谱影像,并集成了GPS和惯性测量装置。而大面阵相机多由几个小面阵CCD构成,Z/I公司的DMC数字成图相机就组合了4台全色相机和4台多光谱相机,拍摄时同时曝光,带有电子像移补偿装置。4台全色相机倾斜安装,互成一定的角度,所拍到的影像有1%的重叠度,经过数据处理系统的校正和拼接后得到最终的数字化图像。

安装在航测飞机内的ADS40线阵推扫式CCD相机。

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